martes, 24 de abril de 2012

Radiotelefono


El teléfono celular es uno de los aparatos más utilizados en el mundo. Las personas lo utilizan en la oficina, en el automóvil, en la casa, incluso en algunas autopistas. Este aparato es realmente versátil: puedes hablar por teléfono, mandar y recibir mensajes escritos y hablados, guardar teléfonos en su memoria, apuntar o grabar con voz tus pendientes, tomar fotografías y videos, hacer operaciones con su calculadora, divertirte con juegos electrónicos, mandar y recibir correo electrónico, despertarte por las mañanas y bajar música e imágenes de la red o de un MP3. ¡Y todo con un teléfono que no necesitas tener conectado a una línea telefónica por medio de cables y que puedes guardar en tu bolsillo!

¿Has pensado alguna vez cómo funciona el teléfono celular? ¿Por qué se llama así? ¿Cómo es posible que reciba y envíe señales sin estar conectado a un cable? ¿En qué se distingue un teléfono normal? ¿Cómo se realizan las llamadas entre un teléfono celular y uno normal? ¿Qué tipo de señal maneja en su operación? ¿Cómo es que puede hacer tantas funciones?

A través de las actividades de este proyecto conocerás los principios de la Física que están involucrados en su funcionamiento.
El Hecho

La posibilidad de comunicarnos con alguien que no está en el mismo lugar en el que nos encontramos es algo que damos por sentado: si necesitamos ayuda con una tarea escolar, llamamos por teléfono a un amigo; si vamos a viajar, llamamos a una compañía de autobuses para conocer sus rutas y horarios; si organizamos una fiesta, dedicamos una tarde para llamar a los invitados. Rara vez pensamos cómo le hacían para comunicarse las personas antes de que existiera el teléfono; debes saber que el teléfono es un invento relativamente nuevo.

La invención del teléfono requirió del descubrimiento de la electricidad y del electromagnetismo. En 1876 dos inventores, Alexander Graham Bell y Elisha Gray, de manera independiente, diseñaron los primeros teléfonos (la palabra derivada del griego teleos, lejos y fonos, sonido), que son aparatos que nos permiten transmitir sonidos utilizando electricidad. Bell patentó su invento que Gray y así nació la industria telefónica.
La industria telefónica se desarrolló con rapidez. De las comunicaciones a distancias cortas se pasó a las comunicaciones a distancias mayores y de ahí a las comunicaciones transatlánticas. La solución de los problemas involucrados en cada uno de estos pasos requirió del uso de muchos de los conceptos físicos que has aprendido en este bloque. Pero, sin duda, uno de los desarrollos más sorprendentes de los últimos años, es la telefonía celular que hoy permite que nos comuniquemos desde cualquier lugar y que nos encuentren dondequiera que estemos.
¿Qué sabes?
A lo largo de este libro te has acercado a los principios de la Física que te permiten entender mejor a tu alrededor. El invento del teléfono se basó en tres de ellos: el descubrimiento de que la corriente eléctrica puede producir un campo magnético y con ello generar energía mecánica o acústica, el descubrimiento de la inducción electromagnética y el de la pila.
La telefonía celular hace uso de ondas electromagnéticas de frecuencias específicas y de los desarrollos en electrónica que hacen posible contar con dispositivos muy pequeños. En este bloque y en los anteriores han aprendido los principios básicos del electromagnetismo y de as ondas electromagnéticas, aquí pondrás en juego ese conocimiento para entender cómo funciona la comunicación celular.

Fotófono

El Fotófono fue un dispositivo que permitía la transmisión de sonido por medio de una emisión de luz, inventado por Alexander Graham Bell en colaboración con Charles Sumner Tainter. El dispositivo utilizaba celdas sensibles a la luz elaboradas con cristal de selenio, una de sus propiedades es que la resistencia eléctrica varía inversamente con la iluminación. El principio básico del fotófono consistía en modular una emisión de luz directamente al receptor, fabricado en Selenio, que era donde se conectaba un teléfono. La modulación era hecha por un espejo vibratorio o por un disco rotatorio que periódicamente obscurecían el haz de luz.
La idea no era nueva, el Selenio había sido descubierto por Jöns Jakob Berzelius en 1817, y sus propiedades peculiares en forma de cristales o granulado fueron precisadas por Willoughby Smith en 1873. En 1878, un escritor con las iniciales J.F.W. publicó el 13 de junio una columna en Nature, preguntando si algún experimento al respecto había sido realizado. Este artículo se le atribuye a Bell. En su papel en el fotofóno, Bell acredito a A.C. Browne de Londres con el descubrimiento independiente en 1878. Pero Bell y Tainter fueron los primeros en desarrollar un procedimiento exitoso, lo que no se consideraba una tarea fácil debido a que se requería fabricar las celdas de selenio con las características requeridas en resistencia.
En un experimento en Washington DC, el emisor y el receptor fueron situados en diferentes edificios a unos 700 pies de separación. El emisor consistía en un espejo que dirigía la luz del sol para ser modulado por un espejo vibratorio y enfocado por un lente que lo dirigía al receptor. El receptor consistía de un reflector parabólico con las celdas de selenio en el foco y un teléfono incorporado. Con este arreglo Bell y Tainter obtuvieron éxito para comunicarse claramente.
El fotofóno fue patentado el 18 de diciembre de 1880, pero la calidad de comunicación permaneció pobre y la investigación no fue continuada por Bell. Posteriormente este invento sirvió como base al desarrollo de las comunicaciones utilizando fibra óptica y láser.

 

Comunicación

La comunicación es el proceso mediante el cual se puede transmitir información de una entidad a otra. Los procesos de comunicación son interacciones mediadas por signos entre al menos dos agentes que comparten un mismo repertorio de signos y tienen unas reglas semióticas comunes.
Tradicionalmente, la comunicación se ha definido como "el intercambio de sentimientos, opiniones, o cualquier otro tipo de información mediante habla, escritura u otro tipo de señales". Todas las formas de comunicación requieren un emisor, un mensaje y un receptor destinado, pero el receptor no necesita estar presente ni consciente del intento comunicativo por parte del emisor para que el acto de comunicación se realice. En el proceso comunicativo, la información es incluida por el emisor en un paquete y canalizada hacia el receptor a través del medio. Una vez recibido, el receptor decodifica el mensaje y proporciona una respuesta.
El funcionamiento de las sociedades humanas es posible gracias a la comunicación. Esta consiste en el intercambio de mensajes entre los individuos.
Desde un punto de vista técnico se entiende por comunicación el hecho que un determinado mensaje originado en el punto A llegue a otro punto determinado B, distante del anterior en el espacio o en el tiempo. La comunicación implica la transmisión de una determinada información. La información como la comunicación supone un proceso; los elementos que aparecen en el mismo son:
  • Código. El código es un sistema de signos y reglas para combinarlos, que por un lado es arbitrario y por otra parte debe de estar organizado de antemano.
  • Canal. El proceso de comunicación que emplea ese código precisa de un canal para la transmisión de las señales. El Canal sería el medio físico a través del cual se transmite la comunicación.
Ej: El aire en el caso de la voz y las ondas
Hertzianas* en el caso de la televisión.
  • La radiocomunicación es un sistema de telecomunicación que se realiza a través de ondas de radio u ondas hertzianas*,
  • En tercer lugar debemos considerar el Emisor. Es la persona que se encarga de transmitir el mensaje. Esta persona elige y selecciona los signos que le convienen, es decir, realiza un proceso de codificación; codifica el mensaje.
  • El Receptor será aquella persona a quien va dirigida la comunicación; realiza un proceso inverso al del emisor, ya que descifra e interpreta los signos elegidos por el emisor; es decir, descodifica el mensaje.
  • Naturalmente tiene que haber algo que comunicar, un contenido y un proceso que con sus aspectos previos y sus consecuencias motive el Mensaje.
  • Las circunstancias que rodean un hecho de comunicación se denominan Contexto situacional (situación), es el contexto en que se transmite el mensaje y que contribuye a su significado.

Telemática

La Telemática es una disciplina científica y tecnológica que surge de la evolución y fusión de la telecomunicación y de la informática. Dicha fusión ha traído el desarrollo de tecnologías que permiten desde realizar una llamada telefónica en la cima del monte Elbrus a un abonado en la selva amazónica, enviar un vídeo en 3D por Internet, o hasta recibir imágenes de una sonda que orbita alrededor de un planeta distante.
El término "Telemática" se acuñó en Francia (télématique). En 1976, en un informe encargado por el presidente francés y elaborado por Simon Nora y Alain Minc Electrik (conocido como informe Nora-Minc y distribuido por el título: "Informatización de la Sociedad"), en el que se daba una visión increíblemente precisa de la evolución tecnológica futura. Ahora bien, el concepto, como se indica en este informe, también puede ligarse a un origen estadounidense: Compunication, o como se utiliza más habitualmente Computer and Communications. No obstante, no es casualidad la diferencia entre los términos: responden a contextos diferentes, en efecto, hay matices claves a distinguir. Para aclarar esto, conviene situarse en el contexto de la época: por una parte Francia,que ponía claro énfasis en las telecomunicaciones como motor de su transformación social (1976), mientras que Estados Unidos estaba viviendo una gran revolución de la informática. Así, Compunication apunta a un modelo con mayor relevancia de los sistemas informáticos; telemática (télématique) por su parte, refiere a un mayor énfasis en la telecomunicación. Esta diferencia de origen se ha perdido, ya que esta disciplina científica y tecnológica ha convergido por completo a nivel mundial, para formar un único cuerpo de conocimiento bien establecido.
La Telemática cubre un campo científico y tecnológico de una considerable amplitud, englobando el estudio, diseño, gestión y aplicación de las redes y servicios de comunicaciones, para el transporte, almacenamiento y procesado de cualquier tipo de información (datos, voz, vídeo, etc.), incluyendo el análisis y diseño de tecnologías y sistemas de conmutación. La Telemática abarca entre otros conceptos los siguientes planos funcionales:
  • El plano de usuario, donde se distribuye y procesa la información de los servicios y aplicaciones finales;
  • El plano de señalización y control, donde se distribuye y procesa la información de control del propio sistema, y su interacción con los usuarios;
  • El plano de gestión, donde se distribuye y procesa la información de operación y gestión del sistema y los servicios, y su interacción con los operadores de la red.
Cada uno de los planos se estructura en subsistemas denominados entidades de protocolo, que a su vez se ubican por su funcionalidad en varios niveles. Estos niveles son agrupaciones de funcionalidad, y según el Modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI) de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) se componen de: nivel físico, nivel de enlace, nivel de red, nivel de transporte extremo a extremo, nivel de sesión, nivel de presentación y nivel de aplicación.
Trata también servicios como la tele-educación, el comercio electrónico (e-commerce) o la administración electrónica (e-government), servicios Web, TV digital, la conmutación y la arquitectura de conmutadores, y también toca temas como el análisis de prestaciones, modelado y simulación de redes: optimización, planificación de la capacidad, ingeniería de tráfico y diseño de redes.
Otra modalidad es encontrarla focalizada en una actividad específica como Telemática Educativa en donde se desarrolla el uso de los recursos telemáticos dirigidos a la Educación; entre ellos la comunicación interactiva, la distribución de la información y el uso pedagógico de los servicios.
Algunas de las actividades que realiza esta rama de la ciencia tecnológica son:
  • Elaboración de proyectos de infraestructuras comunes de telecomunicación en edificios (ICT).
  • Supervisar y brindar asistencia técnica a desarrolladores, suministradores de equipos y sistemas de telecomunicación.
  • Planificar y gestionar tecnologías para entornos de área local (LAN), metropolitana (MAN) y área amplia (WAN).
  • Asesorar el desarrollo de normas y propone criterios de homologación de equipos, sistemas y certificaciones.
  • Especificar, diseñar e implementar protocolos con calidad de servicio para soportar medios de comunicación masivos.
  • Diseño de software de sistemas de tiempo real para aplicaciones de entretenimiento.
  • Diseño y desarrollo de servicios en las areas de redes y telecomunicaciones.
  • Diseño e implementación sistemas de seguridad para el almacenamiento, la transmisión y accesos a redes y sistemas.
  • Diseño de aplicaciones distribuidas orientadas a la administración y el comercio electrónico.